AT89C51单片机实验开发板设计+电路图+程序(3)

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在软件设计中，AT89C51 接收并处理键盘输入的信号，将其发送给显示器件，实现液晶显示功能，或发送给 PC 机实现串行通信功能。另一方面，它也接收上位机发送的数据，处理后传送给显示器件。

1.4 课题的背景与意义

MCS-51单片机的运行速度快,工作电压低,功耗低,抗干扰能力强,被广泛应用于自动化设备,电讯通信,智能仪器,汽车电子,金融电子,工业控制等不同领域，特别是近几年应用更加广泛，各公司兼采用此芯片开发应用类产品。而目前市场上的学习套件一般功能不全，配套的软件系统都是汇编语言，还没有一个比较完善的51开发板供学习和研究。鉴于此，本设计设计了一个可供学习与开发系统于一体的51单片机的综合开发系统。

2 开发板总体设计

2.1 开发板系统功能

相关的学生单片机实验提供支持。此实验板是参考单片机教材中的实验内容设计的，能够实现简单的测试实验。本论文包括硬件系统的详细设计及汇编语言在基本控制中的应用。

此实验板设计的功能如下

1．单片机所需的平稳电压

2．时钟电路

3．复位电路

4．4×4的16位矩阵键盘

5．液晶显示器

6．单片机与上位机串行通信电路

7．I/O口扩展电路

2.2 开发板的性能要求

基于开发板的功能定义和各种芯片的性能参数，总结系统基本性能要求如下：

1．各芯片所需的+5V平稳电压

2．AT89C51单片机时钟信号为12MHZ

3．AT89C51单片机手动复位电路

4．显示器件

5．16位行列扫描键盘

6．与上位机串行通信

7．I/O口扩展功能

2.3硬件总体设计

本人设计的单片机开发板是以AT89C51作为主控制芯片,串口通信芯片MAX3232、网络芯片CP2200、液晶显示器、按键开关、AD/DA转换等元器件组成,通过软硬件结合实现键盘扫描,液晶显示,与PC机串行通信,I/O口扩展功能等。一方面,它能作为学生实验的工具,另一方面,它也是综合型单片机系统设计的基础,可扩展许多其它功能。

外围电路是AT89C51工作的基础保障——电源电路提供稳定的+5V工作电压，时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，复位电路使单片机实现初始化状态复位。键盘电路用于向系统输入运行参数，控制系统的运行状态。通过键盘扫描等程序设计把键盘输入的数据在液晶显示器上显示或把数据发送到PC机实现串行通信。LCD电路用来显示键盘输入的数据，PC机发送到AT89C51的数据，其功能也是靠硬件电路的设计和软件程序的结合来实现的。串行通信电路主要是为了单片机与PC机之间数据传送而设计的，AD转换电路是把数字信号和模拟信号相互转换并输入、输出的电路。SMBus I/O接口是一个双线的双向串行总线[5]。SMBus提供了SDA（串行数据）控制、SCL（串行时钟）产生和同步、仲裁逻辑以及起始/停止的控制和产生电路。UART通讯电路与上位机实现数据传送串行通信电路的功能。C8051F340中的串行接口能方便地与其它计算机或串行传送信息的外围设备实现双机，多机通信，此开发板中采用电平转换芯片MAX232与9芯D插座连接方式。AT89C51器件集成了一个完整的全速/低速USB功能控制器，用于实现USB外部设备（AT89C51不能被用作USB主设备）。AT89C51中的捕捉/比较模块有六种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、频率输出、8位PWM和16位PWM，每个捕捉/比较模块的工作方式都可以被独立配置，此开发板采用16位PWM输出方式。以太网控制器具有8位并行主机接口，可以为绝大多数微控制器或主处理器提供以太网通信功能。